JP3099157B2 - 連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】鋼スラブの連続鋳造は、タンディッシュ
から浸漬ノズルを経て鋳型内に注入した溶鋼を鋳型壁に
より周辺から冷却し、凝固シェルを形成、成長させつつ
引き抜いて行なわれる。

【０００３】このような連続鋳造法において通常、溶鋼
吐出孔が逆Ｙ字状に形成されている浸漬ノズルが使用さ
れ、この浸漬ノズルの吐出孔が短辺方向を向いているこ
とから、鋳型内および鋳型直下における溶鋼流のパター
ンは図１３、図１４に示す様な流れとなっている。

【０００４】すなわち、逆Ｙ型浸漬ノズル１ｂの左右吐
出孔から吐出された吐出流３ａが鋳型短辺に衝突後、反
転流３ｃと下降流３ｄの２つに分れる。

【０００５】反転流３ｃはメニスカス部における溶鋼流
となりメニスカス部に熱を供給して好都合な面もある
が、図１３の平面図に示すように浸漬ノズル１ｂの付近
では流れが淀み、この付近に介在物等が集積する。

【０００６】また、下降流３ｄは図１４に示すように鋳
造中の中央部で干渉して淀みを形成し介在物が集積す
る。

【０００７】このような介在物の集積によって表面欠
陥、内部欠陥の原因となっている。

【０００８】一方、このような問題を解決するために提
案されたものとしては特公平４―４０１０２号公報、特
開平２―３７９４６号公報、特開平４―１９７５５３号
公報がある。

【０００９】特公平４―４０１０２号公報には、浸漬ノ
ズルからの溶鋼を鋳型狭面に向けて吐出し、且つ内側広
面に沿って引き抜き方向に電磁撹拌流を形成することで
介在物の集積を防止して内部品質の優れたスラブを得る
方法が記載されている。

【００１０】また特開平２―３７９４６号公報には、鋳
型長辺側の鋳型内の溶鋼のメニスカス近傍の外側に水平
な一方向の強制溶鋼流を発生させる電磁撹拌装置を取り
付けることにより湯面を活性化させて製品欠陥を低減す
る方法が記載されている。

【００１１】また、特開平４―１９７５５３号公報に
は、浸漬ノズルとしてストレートノズルを用い、そのノ
ズル直下に静磁界を作用させ、溶鋼流動を制動し、介在
物の侵入防止を図る鋳造法が記載されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の特公
平４―４０１０２号公報や特開平２―３７９４６号公報
に記載の電磁撹拌方法では浸漬ノズル形状として、逆Ｙ
型２孔ノズルを用いている為にメニスカス部において浸
漬ノズルから吐出された溶鋼流の鋳型短辺に衝突後での
反転流動と電磁撹拌により発生する流動とで干渉する部
分を生じ、メニスカス部全般にわたっての均一な旋回流
を得ることができず、メニスカス部のシェル凝固界面の
流れを均一にできない為に干渉部での介在物捕捉が生じ
るという問題がある。

【００１３】また、通常、逆Ｙ型２孔ノズルの吐出孔周
りには、溶鋼中に含まれるアルミナ介在物の付着現象が
生じ、この現象が顕著になると吐出孔からの溶鋼流れの
左右アンバランスを起こし、鋳型内での片流れ現象が発
生するがこの状態で電磁撹拌を実施すると上述した干渉
部分も不安定に変化するという問題を生じる。

【００１４】また、従来の逆Ｙ型２孔ノズルを用いる場
合、浸漬ノズル近傍に生じるカルマン渦により、しばし
ば溶鋼上に存在する溶融パウダーを巻き込む現象が確認
されるが、このノズルに電磁撹拌を与えてもこのカルマ
ン渦発生による溶鋼パウダーの巻き込みは抑制できな
い。

【００１５】また特開平４―１９７５５３号公報に記載
の方法では、浸漬ノズルとしてストレートノズルを用い
てはいるが、電磁撹拌装置ではなく静磁界ブレーキを用
いている為に本法では、溶鋼メニスカス部を活性化する
ことができず、鋳片表層部の品質改善は難しい。

【００１６】そこで本発明は上記問題点に鑑みて、鋳片
スラブ表層部の介在物集積帯を確実に低減する連続鋳造
方法を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を有利に達成す
るために本発明の連続鋳造方法は、連続鋳造装置によっ
て鋼スラブを鋳造するに際し、溶鋼吐出孔がストレート
状に形成された浸漬ノズルを使用し、鋳型を構成する四
面のうち長辺面の溶鋼メニスカス近傍に、鋳造方向と垂
直に推力を発生する電磁撹拌装置を設置し、前記メニス
カス部凝固シェル界面に鋳造方向と垂直な方向に溶鋼流
を形成することを特徴とする連続鋳造方法である。

【００１８】

【作用】本発明は図１〜図３に示すように、溶鋼流路が
ストレート状に形成されている浸漬ノズル１の吐出孔２
から、鋳造方向に向いて吐出させた溶鋼流動３ａを形成
させる。

【００１９】この際、吐出流を下向きにすることで、従
来の逆Ｙ型２孔ノズルでの溶鋼流のパターン（図１３、
図１４）で示した反転流速３ｃが生じることがない為、
溶鋼メニスカス部８の流動は、ほとんどなく静態に保つ
ことができる。

【００２０】その様な状態の中で、電磁撹拌装置５によ
りメニスカス部８を撹拌するメニスカス部溶鋼流３ｂを
形成させることによって、図２に示すようなメニスカス
部凝固シェル６界面に均一なメニスカス部溶鋼流３ｂを
形成することが可能となり、この流れにより、メニスカ
ス部８全般の凝固シェル界面に対して介在物が集積する
のを完全に防止することができ、また凝固シェル６界面
水平方向周囲全般に渡って均一な溶鋼流を与えることに
より凝固シェルの不均一凝固をも防止することが可能と
なる。

【００２１】また、本法での鋳造方法ではそのメニスカ
ス部溶鋼流３ｂの速度が電磁撹拌装置５の出力制御で正
確な制御が可能となり、鋳造速度変動、浸漬ノズル詰ま
りなどの操業変動に関係なく、常に一定な適正流速を保
つことができる。

【００２２】さらに、浸漬ノズル１ａの吐出孔２がスト
レート状に形成されているため、溶鋼メニスカス上部に
存在する溶融パウダー７引込みを大幅に低減させパウダ
ー起因の鋳片欠陥を低減することが可能となると同時
に、吐出孔２からの吐出溶鋼流３ａが下向きであること
から、吐出流３ａが鋳型狭面部に直接衝突しない為ブレ
ークアウトの発生が大幅に低減する。

【００２３】

【実施例】厚さ２４５ｍｍ×幅１３００ｍｍの垂直曲げ
型スラブ連続鋳造装置（２ストランド）の鋳型の上部中
心部に、タンディッシュに取りつけた溶鋼流路がストレ
ート状に形成された浸漬ノズルを吐出孔が下向き（鋳造
方向と平行）に向くように設置すると共に、前記鋳型の
２つの長辺面に対称位置にリニアモーター型電磁撹拌装
置を配置し、下表に示す鋼成分の冷延用Ａｌキルド鋼を
前記電磁撹拌装置に３．３Ｈｚ、５２５Ａを印加してメ
ニスカス部凝固シェル界面に鋳造方向と垂直な方向に溶
鋼流を形成しつつ引き抜き速度１．５ｍ／ｍｉｎの連続
鋳造を実施した。

【００２４】

【表１】

【００２５】また本方法による鋳造方法と従来法との比
較を実施するため反対の連鋳ストランドには、溶鋼流路
が逆Ｙ型に形成され且つ吐出口が下向き４５°の角度を
有する浸漬ノズルを、その吐出孔が短辺方向に向くよう
に設置し、他の鋳造条件は全く同様にして同時に連続鋳
造を実施した。

【００２６】上記撹拌によるメニスカス部の溶鋼流動挙
動を調査するため、図４、図５に示したように鋳造中
に、鋳型周方向のメニスカス部の溶鋼流速をＭｏサーメ
ット製の棒を浸漬させその応力を流速に換算して求め
た。

【００２７】ストレートノズルに電磁撹拌を実施した結
果を図６に、逆Ｙ型ノズルに電磁撹拌を実施した結果を
図７に示す。

【００２８】図６から明らかな様に、ストレートノズル
を用いた方の条件では鋳型内のメニスカス部の流速は周
方向で均一な流れを形成しているが、逆Ｙ型ノズルを用
いたものは、図７に示したように表・裏面各々周方向
で、浸漬ノズルからの流動と電磁撹拌により形成される
流動との干渉が生じており、周方向において均一な流動
を形成するに至っていない。

【００２９】また、上記撹拌による介在物や気泡の低減
効果を調査するため、鋳込終了後の鋳片スラブを表層か
ら２ｍｍ溶削した後の鋳片表層に存在する介在物及び気
泡を鋳片巾方向及び鋳片表・裏面について目視計測を実
施した。

【００３０】図８には、ストレートノズルにて鋳造した
結果を示したがいづれの位置においても気泡及び介在物
の数が少ない。

【００３１】図９には逆Ｙ型ノズルにて鋳造した結果を
示したが、表面及び裏面共に１／４Ｗの位置にて、介在
物及び気泡の数がピーク値をもっており且つその値はス
トレートノズルを用いた場合と比較して大きな値となっ
た。

【００３２】このピーク位置は前述の図７に示したメニ
スカス部での溶鋼流速が最も小さい位置と一致してお
り、その地点での溶鋼流動が小さいことにより介在物及
び気泡がそこでの凝固シェル界面に捕捉されたものと考
えることができる。

【００３３】また鋳込終了後の鋳片スラブを圧延し冷延
鋼板を製造した後、表面に露出したパウダー系の欠陥数
をカウントした結果を図１０に示したが、逆Ｙ型ノズル
で鋳造を実施したものよりもストレートノズルにて鋳造
を実施したものの方がパウダー系の欠陥も大巾に低下し
ている。

【００３４】さらに、前述の低炭素鋼冷延用Ａｌキルド
鋼を中炭素鋼冷延用Ａｌキルド鋼に変え、先と全く同様
の鋳造条件にてストレートノズルで電磁撹拌を実施した
ものと逆Ｙ型ノズルで電磁撹拌を加えたものの凝固シェ
ル表面の縦割れ発生状況を比較したものを図１１に示し
た。

【００３５】尚、中炭素鋼の鋼成分は以下の表に示す通
りである。

【００３６】

【表２】

【００３７】図１１に示すように、ストレートノズルで
電磁撹拌を加えたものの方が、逆Ｙ型ノズルで電磁撹拌
を加えたものよりも、凝固シェル表面の縦割れが大幅に
低減している。

【００３８】また、図１２にこの中炭素鋼を鋳造中に鋳
型内に埋め込まれた熱電対の挙動が正規の波形と異な
り、異常を示した時に発生するブレークアウト警報の発
生回数について示したが、ストレートノズルで電磁撹拌
を加えたものの方が、逆Ｙ型ノズルに電磁撹拌を加えた
ものよりも、その発生頻度が大幅に低減している。

【００３９】

【発明の効果】上述したように、本発明に係わる連続鋳
造方法によって鋳造工程全体に亘って操業変動に左右さ
れることなくメニスカス部凝固シェル内側全周にわたっ
て溶鋼流動を常に均一に与えることが可能となり、介在
物の集積防止及び凝固シェルの不均一成長を防止し、鋳
片スラブの表面欠陥を防止し高品位の鋳片を得ることが
できる。また、操業面でもブレークアウトの心配もなく
鋳造が可能となった。

【００４０】尚、断面丸型ノズルについて説明したが、
扁平フラットノズルでも同様の効果あることを確認して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる鋳型長辺面から見た機器配置及
び溶鋼流の説明図で、平面図である。

【図２】本発明に係わる鋳型長辺面から見た機器配置及
び溶鋼流の説明図で、立面図である。

【図３】図１、図２の鋳型短辺面側からみた溶鋼流の説
明図。

【図４】鋳型メニスカス部の溶鋼流動を測定する方法を
説明する図。

【図５】鋳型メニスカス部の溶鋼流動を測定する方法を
説明する図。

【図６】本発明の効果を示す説明図である。

【図７】従来法の結果を示す説明図である。

【図８】本発明の効果を示す説明図である。

【図９】従来法の結果を示す説明図である。

【図１０】本発明の効果を示す説明図である。

【図１１】本発明の効果を示す説明図である。

【図１２】本発明の効果を示す説明図である。

【図１３】従来の鋳型長辺面からみた電磁撹拌なし時の
溶鋼流の説明図である。

【図１４】従来の鋳型長辺面からみた電磁撹拌なし時の
溶鋼流の説明図である。

【符号の説明】

１ａ ストレート型浸漬ノズル １ｂ 逆Ｙ型浸漬ノズル ２ 吐出孔 ３ａ 吐出溶鋼流 ３ｂ メニスカス部溶鋼流 ３ｃ 吐出溶鋼反転流 ３ｄ 下降流 ４ａ 鋳型長辺側 ４ｂ 鋳型短辺側 ５ 電磁撹拌装置 ６ 凝固シェル ７ 溶融パウダー ８ 溶鋼メニスカス部 ９ Ｍｏサーメット製耐火物 １０ 応力一流速変換測定器 １１ 測定点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芹澤 良洋 東海市東海町５―３ 新日本製鐵株式会 社 名古屋製鐵所内 (56)参考文献 特開 平６−126399（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−84552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−130752（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−119959（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−77007（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−190520（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−147754（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−285614（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−182518（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−226409（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−293620（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−245601（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−96351（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−84550（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−196151（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−361858（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−197553（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−263546（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−112246（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/115 B22D 11/10 330 B22D 11/04 311

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造装置によって鋼スラブを鋳造す
   るに際し、溶鋼吐出孔がストレート状に形成された浸漬
   ノズルを使用し、鋳型を構成する四面のうち長辺面の溶
   鋼メニスカス近傍に、鋳造方向と垂直に推力を発生する
   電磁撹拌装置を設置し、前記メニスカス部凝固シェル界
   面に鋳造方向と垂直な方向に溶鋼流を形成することを特
   徴とする連続鋳造方法。